CN116799862A - 一种光伏发电***mppt和agc双模式控制快速切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，应用于光伏发电***，光伏发电***包括相互连接的直流变换器和并网逆变器，方法包括：基于接收的调度指令确定第一控制模式和第二控制模式；其中，第一控制模式为MPPT控制模式或AGC控制模式，第二控制模式为AVC控制模式或非AVC控制模式；将直流变换器的控制模式切换为第一控制模式，以及将并网逆变器的控制模式切换为第二控制模式；采用第一控制模式控制直流变换器，以及采用第二控制模式控制并网逆变器。本申请可以实现光伏发电***在MPPT控制与AGC控制之间的相互切换以及在AVC控制与非AVC控制之间的相互切换。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法。
背景技术
光伏产业的迅速发展是解决全球性能源危机，目前主要应用在集中式光伏电站、分布式微电网、虚拟电厂等典型场景。相比于单级式光伏发电，两级式光伏发电***可实现最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）和并网逆变的解耦控制，同时降低光伏阵列输出电压的要求，具有控制灵活、适应性强的特点。随着光伏逆变器接入电网比例大幅增加，为了提升电网安全与可靠性，光伏发电***自身除了具备MPPT功能，还需响应上级电网调度指令的自动发电控制（Automatic Generation Control，AGC）和自动电压控制（Automatic Voltage Control，AVC）来支撑电网运行，国内外研究大都侧重MPPT与AGC/AVC控制各自稳态过程的性能优化，针对上述双模式切换的动态过程缺少深入研究。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种光伏发电***及其MPPT和AGC双模式控制快速切换方法、装置、计算机设备、计算机存储介质和计算机程序产品，实现MPPT控制与AGC控制的相互切换以及AVC控制与非AVC控制的相互切换，有效解决动态切换过程易产生的相关功率、电压和电流冲击问题，保障光伏发电设备与电网的安全运行。
第一方面，本申请提供了一种光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，应用于光伏发电***，所述光伏发电***包括相互连接的直流变换器和并网逆变器，所述方法包括：
基于接收的调度指令确定第一控制模式和第二控制模式；其中，所述第一控制模式为MPPT控制模式或AGC控制模式，所述第二控制模式为AVC控制模式或非AVC控制模式；
将所述直流变换器的控制模式切换为所述第一控制模式，以及将所述并网逆变器的控制模式切换为所述第二控制模式；
采用所述第一控制模式控制所述直流变换器，以及采用所述第二控制模式控制所述并网逆变器。
第二方面，本申请还提供了一种光伏发电***，包括：
光伏阵列，用于将光能转换为电能并输出电信号；
直流变换器，与所述光伏阵列连接，用于将所述光伏阵列输出的直流电信号进行升压处理；
并网逆变器，与所述直流变换器连接，用于将升压后的直流电信号转换为交流电信号；
第一控制电路，与所述直流变换器连接，用于基于接收的调度指令确定第一控制模式，并将所述直流变换器的控制模式切换至所述第一控制模式，以及采用所述第一控制模式控制所述直流变换器；其中，所述第一控制模式为MPPT控制模式或AGC控制模式；
第二控制电路，与所述并网逆变器连接，用于基于接收的所述调度指令确定第二控制模式，并将所述并网逆变器的控制模式切换至所述第二控制模式，以及采用所述第二控制模式控制所述并网逆变器；其中，所述第二控制模式为AVC控制模式或非AVC控制模式。
第三方面，本申请还提供了一种光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换装置，其特征在于，应用于光伏发电***，所述光伏发电***包括相互连接的直流变换器和并网逆变器，包括：
确定模块，用于基于接收的调度指令，确定第一控制模式和第二控制模式；其中，所述第一控制模式为MPPT控制模式或AGC控制模式，所述第二控制模式为AVC控制模式或非AVC控制模式；
切换模块，用于将所述直流变换器的控制模式切换为所述第一控制模式，以及将所述并网逆变器的控制模式切换为所述第二控制模式；
控制模块，用于采用所述第一控制模式控制所述直流变换器，以及采用所述第二控制模式控制所述并网逆变器。
第四方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
第五方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
第六方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
上述光伏发电***及其MPPT和AGC双模式控制快速切换方法、装置、计算机设备、存储介质和程序产品，可以基于调度指令将直流变换器的控制模式切换为第一控制模式，以及将并网逆变器的控制模式切换为第二控制模式，并采用第一控制模式控制直流变换器，以及采用第二控制模式控制并网逆变器，其中，第一控制模式为MPPT控制模式或AGC控制模式，第二控制模式为AVC控制模式或非AVC控制模式，如此实现了直流变换器在MPPT控制模式与AGC控制模式之间的相互切换，以及并网逆变器在AVC控制模式与非AVC控制模式之间的相互切换，提高了对于光伏发电***的灵活控制，使得光伏发电***能够兼容MPPT功能、AGC功能、AVC功能以及非AVC功能，进而拓展了光伏发电***的功能性。
附图说明
图1为一个实施例提供的光伏发电***的结构示意图；
图2为一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法的流程示意图；
图3为一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法中步骤S202的流程示意图；
图4为一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法中步骤S206的流程示意图之一；
图5为一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法中步骤S402的流程示意图；
图6为一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法中步骤S506的流程示意图；
图7为一个实施例提供的含控制使能信号的MPPT控制模式下扰动观察爬山算法的流程示意图；
图8为另一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法的流程示意图；
图9为一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法中步骤S206的流程示意图之二；
图10为另一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法中步骤S202的流程示意图；
图11为一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法中步骤S206的流程示意图之三；
图12为一个实施例提供的第二控制电路的结构示意图；
图13为一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法中步骤S206的流程示意图之四；
图14为另一个实施例提供的光伏发电***的结构示意图；
图15为一个实施例提供的第一控制电路的结构示意图；
图16为又一个实施例提供的光伏发电***的结构示意图；
图17为一个实施例提供的AGC有功参考值P agc 与实际输出有功P的对比波形示意图；
图18为一个实施例提供的AVC无功参考值Q avc 与实际输出无功Q的对比波形示意图；
图19为一个实施例提供的并网逆变器直流侧电压U dc 与光伏阵列输出电压U pv 的对比波形示意图；
图20为一个实施例提供的并网逆变器输出d轴电流参考值i dref 与d轴实际电流i d 的对比波形示意图；
图21为一个实施例提供的并网逆变器输出q轴电流参考值i qref 与q轴实际电流i q 的对比波形示意图；
图22为一个实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换装置的结构示意图；
图23为一个实施例提供的计算机设备的结构示意图。
附图标号说明：
10-直流变换器，20-并网逆变器，30-光伏阵列，40-电网，50-第一控制电路，510-使能控制模块，520-MPPT功率控制模块，530-发电控制模块，540-第一开关模块，550-第二开关模块，560-占空比跟踪模块，60-第二控制电路，1201-AVC控制模块，1202-直流电压控制模块，1203-电流内环控制模块，2200-光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换装置，2201-确定模块，2202-切换模块，2203-控制模块。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，提供了一种光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，该方法应用于如图1所示的光伏发电***，该光伏发电***包括相互连接的直流变换器10和并网逆变器20。其中，直流变换器10用于与光伏阵列30连接，用于将光伏阵列30输出的直流电信号进行升压处理。示例性的，直流变换器10可以为Boost变换器。示例性的，直流变换器10可以包括升压电感L dc 、二极管D dc 和绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT）模块S dc 。并网逆变器20用于与电网40连接，用于将升压后的直流电信号转换为交流电信号，以为电网40供电。示例性的，并网逆变器20可以包括直流侧电容C dc 、三相半桥IGBT模块S 1~6 。示例性的，光伏发电***还可以包括电容C pc 、LCL滤波电感L f1 、L f2 和电容C f 、公共耦合点（Coupling of Common Point，PCC）、电网40等效阻抗Z g 和电网40等效三相电压源V gabc 。
本实施例以该光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法应用于终端进行举例说明，示例性的，终端可以为数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）控制设备，如DSP控制器。可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的***，并通过终端和服务器的交互实现。如图2所示，在本实施例中，该方法可以包括以下步骤S202至步骤S206。
S202：基于接收的调度指令确定第一控制模式和第二控制模式。
调度指令是指上级***向光伏发电***下发的调度指令，包括但不限于AGC控制指令、AVC控制指令等，在此不做任何限定。第一控制模式为MPPT控制模式或AGC模式，第二控制模式为AVC控制模式或非AVC模式。
S204：将直流变换器的控制模式切换为第一控制模式，以及将并网逆变器的控制模式切换为第二控制模式。
直流变换器10当前的控制模式包括MPPT控制模式和AGC控制模式两种。以直流变换器10当前阶段的控制模式为MPPT控制模式为例，若第一控制模式为MPPT控制模式，则保持直流变换器10下一阶段的控制模式为MPPT控制模式；若第一控制模式为AGC控制模式，则将直流变换器10下一阶段的控制模式由MPPT控制模式切换为AGC控制模式。同样的，在直流变换器10当前阶段的控制模式为AGC控制模式的情况下，若第一控制模式为MPPT控制模式，则将直流变换器10下一阶段的控制模式由AGC控制模式切换为MPPT控制模式；若第一控制模式为AGC控制模式，则保持直流变换器10下一阶段的控制模式为AGC控制模式。
并网逆变器20的控制模式包括AVC控制模式和非AVC控制模式两种，其控制模式的切换过程与上述直流变换器10的切换过程类似，在此不再赘述。
S206：采用第一控制模式控制直流变换器，以及采用第二控制模式控制并网逆变器。
上述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，可以基于调度指令将直流变换器10的控制模式切换为第一控制模式，以及将并网逆变器20的控制模式切换为第二控制模式，并采用第一控制模式控制直流变换器10，以及采用第二控制模式控制并网逆变器20，从而实现了直流变换器10在MPPT控制模式与AGC控制模式之间的相互切换，以及并网逆变器20在AVC控制模式与非AVC控制模式之间的相互切换，提高了对于光伏发电***的灵活控制，使得光伏发电***能够兼容MPPT功能、AGC功能、AVC功能以及非AVC功能，进而拓展了光伏发电***的功能性。
在一个实施例中，如图3所示，步骤S202：基于接收的调度指令确定第一控制模式，可以包括以下步骤S302和步骤S304。
S302：在调度指令不包括AGC控制指令的情况下，确定第一控制模式为MPPT控制模式，并生成第一使能信号。
第一使能信号用于指示将直流变换器10的控制模式切换为MPPT控制模式。调度指令不包括AGC控制指令，表明采用MPPT控制模式控制直流变换器10，在此情况下，可以生成第一使能信号，以便根据第一使能信号将直流变换器10的控制模式切换为MPPT控制模式。
S304：在调度指令包括AGC控制指令的情况下，确定第一控制模式为AGC控制模式，并生成第二使能信号。
第二使能信号用于指示将直流变换器10的控制模式切换为AGC模式，第二使能信号与第一使能信号不同。在本实施例中，第一使能信号和第二使能信号可以统称为使能信号，并将使能信号记为ctrl。示例性的，第一使能信号ctrl为0，第二使能信号ctrl为1。在实际应用中，第一使能信号和第二使能信号可以根据实际场景进行设置，在此仅为示例性说明。
调度指令包括AGC控制指令，表明采用AGC控制模式控制直流变换器10，在此情况下，可以生成第二使能信号，以便根据第二使能信号将直流变换器10的控制模式切换为AGC控制模式。
上述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，根据调度指令是否包括AGC控制指令，生成不同的第一使能信号和第二使能信号，以根据第一使能信号将直流变换器10的控制模式切换为MPPT控制模式或根据第二使能信号将直流变换器10的控制模式切换为AGC模式，从而实现了直流变换器10在MPPT控制模式与AGC控制模式之间的相互切换。
在一个实施例中，如图4所示，若第一控制模式为MPPT控制模式，则步骤S206：采用第一控制模式控制直流变换器，可以包括以下步骤S402和步骤S404。
S402：根据光伏发电***中光伏阵列输出的电信号和预设的扰动观察爬山算法，获取光伏发电***的功率控制占空比。
光伏阵列30输出的电信号包括但不限于光伏阵列30输出的电压、电流和功率。在本实施例中，功率控制占空比是指MPPT控制模式下的功率控制占空比，功率控制占空比记为D mpt 。其中，扰动观察爬山算法是预先设置并存储在终端中的，可以根据实际应用场景进行设定，在此不做任何限定。
S404：根据功率控制占空比驱动直流变换器。
可选地，可以对功率控制占空比D mpt 进行正弦脉宽调制（Sinusoidal Pulse WidthModulation，SPWM），并利用获取的1路SPWM信号驱动直流变换器10。
上述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，在直流变换器10的控制为MPPT控制模式的情况下，可以利用光伏阵列30输出的电信号和预设的扰动观察爬山算法获取功率控制占空比D mpt ，并利用该功率控制占空比D mpt 驱动直流变换器10，从而使得光伏发***输出最大功率，提高光伏发电***的发电效率。
在一个实施例中，如图5所示，上述步骤S402：根据光伏发电***中光伏阵列输出的电信号和预设的扰动观察爬山算法，获取光伏发电***的功率控制占空比，可以包括以下步骤S502至步骤S506。
S502：获取光伏发电***中光伏阵列在前一时刻的第一电压、第一功率和第一占空比，以及光伏阵列在当前时刻的第二电压和第二功率。
在本实施例中，第一电压记为U pv_old ，第一功率记为P pv_old ，第一占空比记为D pv_old ，第二电压记为U pv ，第二功率记为P pv 。示例性的，可以获取光伏阵列30在当前时刻的第二电压U pv 和第二电流I pv ，并根据第二电压U pv 和第二电流I pv 计算得到第二功率P pv 。
S504：获取第二功率与第一功率的阵列功率差值，以及获取第二电压和第一电压的阵列电压差值。
在本实施例中，阵列功率差值记为dP，则有dP=P pv -P pv_old ；阵列电压差值记为dU，则有dU=U pv -U pv_old 。
S506：根据阵列功率差值和阵列电压差值获取功率控制占空比。
上述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，采用扰动观察爬山算法，使得光伏发电***在MPPT控制模式下输出最大有功功率P mpt 、最优占空比D mpt 和直流电压U mpt ，提高光伏发电***的输出效率。
在一个实施例中，如图6所示，上述步骤S506：根据所阵列功率差值和阵列电压差值获取功率控制占空比，可以包括以下步骤S602至步骤S610。
S602：在阵列功率差值为0的情况下，将第一占空比作为功率控制占空比。换言之，在dP=0时，固定占空比D pv = D pv_old 。
S604：在阵列功率差值小于0且阵列电压差值小于0的情况下，获取第一占空比和预设步长的差值并作为下一时刻的第一占空比。
预设步长为预先设置的，可以根据实际场景进行设置，在此不做任何限定。在本实施例中，将预设步长记为D step 。换言之，在dP＜0且dU＜0时，更新占空比D pv = D pv_old -D step ，将当前时刻的占空比D pv = D pv_old -D step 作为下一时刻的第一占空比即D pv_old = D pv ，并进入下一时刻的占空比更新操作。
S606：在阵列功率差值小于0且阵列电压差值大于或等于0的情况下，获取第一占空比和预设步长之和并作为下一时刻的第一占空比。
在dP＜0且dU≥0时，更新占空比D pv = D pv_old +D step ，将当前时刻的占空比D pv = D pv_old +D step 作为下一时刻的第一占空比即D pv_old = D pv ，并进入下一时刻的占空比更新操作。
S608：在阵列功率差值大于或等于0且阵列电压差值小于0的情况下，获取第一占空比和预设步长之和并作为下一时刻的第一占空比。
在dP≥0且dU＜0时，更新占空比D pv = D pv_old +D step ，将当前时刻的占空比D pv = D pv_old +D step 作为下一时刻的第一占空比即D pv_old = D pv ，并进入下一时刻的占空比更新操作。
S610：在阵列功率差值大于或等于0且阵列电压差值大于或等于0的情况下，获取第一占空比和预设步长的差值并作为下一时刻的第一占空比。
在dP≥0且dU≥0时，更新占空比D pv = D pv_old -D step ，将当前时刻的占空比D pv = D pv_old -D step 作为下一时刻的第一占空比即D pv_old = D pv ，并进入下一时刻的占空比更新操作。
为了更好的理解上述实施例提供的扰动观察爬山算法获取功率控制占空比的过程，可参见图7，图7提供了一种含控制使能信号的MPPT控制模式下扰动观察爬山算法的流程示意图。
如图7所示，含控制使能信号的MPPT控制模式下扰动观察爬山算法主要包括：初始化过程即获取前一时刻的光伏阵列30输出电压U pv_old 、输出功率P pv_old 、占空比D pv_old ；输入当前时刻的光伏阵列30实时输出电压U pv 和输出电流I pv ；获取光伏阵列30输出功率P pv ；计算电压增量dU=U pv -U pv_old ；计算功率增量dP=P pv -P pv_old ；判断使能信号ctrl是否等于0，具体地，使能信号ctrl=0则按扰动观察爬山算法更新占空比，使能信号ctrl=1则输出当前占空比D pv = D pv_old ；在ctrl=0时，判断电压增量与功率增量是否小于0，不同组合选择不同更新占空比方式，具体地，在dP=0时固定占空比D pv =D pv_old 、在dP＜0且dU＜0时更新占空比D pv = D pv_old -D step 、在dP＜0且dU≥0时更新占空比D pv = D pv_old +D step 、在dP≥0且dU＜0时更新占空比D pv = D pv_old +D step 、在dP≥0且dU≥0时更新占空比D pv = D pv_old -D step ；更新下一时刻的初始化数据，即D pv_old = D pv 、D pv_old = D pv 、D pv_old = D pv ；最终当dP=0时，占空比D pv 为最优占空比即功率控制占空比D mpt ，实现MPPT控制模式下光伏发电***以最大功率输出。
在一个实施例中，上述图5所示的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法还可以包括：根据功率控制占空比、当前时刻的发电控制占空比和预设调制系数，获取下一时刻的发电控制占空比的步骤。其中，下一时刻的发电控制占空比用于在直流变换器10的控制模式由MPPT控制模式切换至AGC控制模式时，指示驱动直流变换器10。也就是说，在直流变换器10采用MPPT控制模式的同时，对AGC控制模式下输出的发电控制占空比进行闭环跟踪，以便在直流变换器10的控制模式由MPPT控制模式切换为AGC控制模式时，利用闭环跟踪输出的发电控制占空比驱动直流变换器10，避免模式切换时光伏发电***直流电压过冲、输出功率冲击等问题，提高了模式切换时光伏发电***的稳定性和安全性。
在一个实施例中，预设调制系数包括占空比系数、第一比例系数和第一积分系数。在本实施例中，占空比系数记为k agc ，第一比例系数记为k pP ，第一积分系数记为k iP 。其中，占空比系数与光伏发电***的额定容量成反比。在本实施例中，光伏发电***的额定容量记为S N 。示例性的，占空比系数k agc =1/S N 。
如图8所示，上述步骤：根据功率控制占空比、当前时刻的发电控制占空比和预设调制系数，获取下一时刻的发电控制占空比，可以包括以下步骤S802至步骤S806。
S802：获取功率控制占空比与当前时刻的发电控制占空比的占空比差值。
在本实施例中，发电控制占空比记为D agc ，则占空比差值为D mpt -D agc 。
S804：获取占空比差值和占空比系数的占空比乘积。示例性的，占空比乘积为k agc ·（D mpt -D agc ）。
S806：根据第一比例系数和第一积分系数，对占空比乘积进行比例积分，获取下一时刻的发电控制占空比。
示例性的，下一时刻的发电占空比可以采用以下公式计算：
D agc =k agc ·（k pP +k iP /s）·（D mpt -D agc ） （1）
其中，在本申请实施例中，s均表示拉普拉斯算子。
示例性的，第一比例系数k pP 可以取为1，第一积分系数k iP 可以取为10。在本实施例中，对第一比例系数k pP 和第一积分系数k iP 不做限定，可以根据实际情况进行设置。
上述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，在直流变换器10采用MPPT控制模式的同时，对AGC控制模式下输出的发电控制占空比进行闭环跟踪，以便在直流变换器10的控制模式由MPPT控制模式切换为AGC控制模式时，利用闭环跟踪输出的发电控制占空比驱动直流变换器10，避免模式切换时光伏发电***直流电压过冲、输出功率冲击等问题，提高了模式切换时光伏发电***的稳定性和安全性。
在一个实施例中，如图9所示，若第一控制模式为AGC控制模式，则上述步骤S206：采用第一控制模式控制直流变换器，可以包括以下步骤S902至步骤S906。
S902：根据AGC控制指令获取光伏发电***的有功功率参考值。
可以理解的是，调度指令包括AGC控制指令的情况下，可以根据调度指令中的AGC控制指令获取光伏发电***的有功功率参考值。在本实施例中，有功功率参考值记为P agc 。
S904：根据第一比例系数和第一积分系数，对有功功率差值进行比例积分，获取发电控制占空比。
有功功率差值为有功功率参考值和光伏阵列30的有功功率的差值。在本实施例中，光伏阵列30的有功功率记为P pv ，则有功功率差值为P agc -P pv 。示例性的，发电控制占空比可以采用以下公式计算：
D agc =（k pP +k iP /s）·（P agc -P agc ） （2）
S906：根据发电控制占空比驱动直流变换器。
可选地，可以对发电控制占空比D agc 进行SPWM调制，并将获取的1路SPWM信号驱动直流变换器10。
上述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，在直流变换器10的控制模式为AGC控制模式的情况下，利用有功功率参考值P agc 实现对有功功率P pv 的闭环跟踪，并输出发电控制占空比D agc 以驱动直流变换器10，实现对直流变换器10的AGC控制。
在一个实施例中，如图10所示，上述步骤S202：基于调度指令确定第二控制模式，可以包括以下步骤S1002和步骤S1004。
S1002：在调度指令包括AVC控制指令的情况下，确定第二控制模式为AVC控制模式。
调度指令包括AVC控制指令，表明采用AVC控制模式控制并网逆变器20，在此情况下，可以将第二控制模式为AVC控制模式，并激活并网逆变器20的AVC控制模式的相关电路。
S1004：在调度指令不包括AVC控制指令的情况下，确定第二控制模式为非AVC控制模式。
调度指令不包括AVC控制指令，表明采用非AVC控制模式控制并网逆变器20，在此情况下，可以将第二控制模式为非AVC控制模式，并且使并网逆变器20的AVC控制模式的相关控制模块失效。
上述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，根据调度指令是否包括AVC控制指令确定第二控制模式，并根据第二控制模式将并网逆变器20的控制模式在AVC控制模式和非AVC控制模式之间切换，从而实现了并网逆变器20的AVC功能和非AVC功能。
在一个实施例中，如图11所示，若第二控制模式为AVC控制模式，上述步骤S206：采用第二控制模式控制并网逆变器，可以包括以下步骤S1102至S1106。
S1102：根据AVC控制指令获取光伏发电***的无功功率参考值。
可以理解的是，在调度指令包括AVC控制指令的情况下，第二控制模式为AVC控制模式，在此情况下，可以根据AVC控制指令获取光伏发电***的无功功率参考值。在本实施例中，无功功率参考值记为Q avc 。
S1104：根据并网逆变器直流侧的直流电压、并网逆变器交流侧的三相电信号、光伏发电***的无功功率和无功功率参考值，获取第一电压调制信号。
并网逆变器20交流侧的三相电信号可以包括三相电压和三相电流。在本实施例中，三相电压记为va、vb、vc，简记为vabc；三相电流ia、ib、ic，简记为iabc。可选地，可以对三相电压和三相电流进行dq同步旋转坐标变换得到dq轴三相电压和dq轴三相电流。在本实施例中，dq轴三相电压记为vd、vq，简记为vdq；三相电流id、iq，简记为idq。其中，dq同步旋转坐标变换所需相位为vabc通过常规锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）输出获取。
可选地，如图12所示，可以采用AVC控制模块1201的AVC控制和直流电压控制模块1202的直流电压控制作为外环控制，再加上电流内环控制模块1203的电流内环控制作为内环控制，输出第一电压调制信号。示例性的，AVC控制模块1201可以为AVC控制器，直流电压控制模块1202可以为直流电压控制器，电流内环控制模块1203可以为电流内环控制器，在此不做任何限定。
其中，直流电压控制模块1202的输入为并网逆变器20直流侧U dc 和直流侧电压参考值U dcref 的差值，通过比例积分（包括第二比例系数k pd 和第二积分系数k id ）控制，输出为d轴电流参考值i dref 。示例性的，d轴电流参考值i dref 可以采用以下公式计算：
i dref =（U dc -U dcref ）·（k pd +k id /s） （3）
示例性的，直流侧电压参考值U dcref 可以取为1000V，第二比例系数k pd 可以取为1，第二积分系数k id 可以取为10。
AVC控制模块1201的输入为光伏发电***的无功功率参考值Q avc 和无功功率Q的差值，通过比例积分（包括第三比例系数k pQ 和第三积分系数k iQ ）控制，输出为q轴电流参考值i qref 。示例性的，q轴电流参考值i dref 可以采用以下公式计算：
i qref =（Q avc -Q）·（k pQ +k iQ /s） （4）
示例性的，第三比例系数k pQ 可以取为5，第三积分系数k iQ 可以取为20。
电流内环控制模块1203的输入包括AVC控制输出的d轴电流参考值i dref 和d轴三相电流i d 的差值、直流电压控制输出的q轴电流参考值i qref 和q轴三相电流i q 的差值，通过比例积分（包括第四比例系数k pc 和第四积分系数k ic ）控制，并利用dq轴三相电压v d 、v q 前馈和解耦环节±ωL f1，输出为dq轴调制电压U dr 和U qr ，简记为第一电压调制信号U dqr 。示例性的，d轴调制电压U dr 、q轴调制电压U qr 可以分别采用以下公式计算：
U dr =（i dref -i d ）·（k pc +k ic /s）+v d +ωL f1 i q （5）
U qr =（i aref –i a ）·（k pc +k ic /s）+v a -ωL f1 i d （6）
其中，L f1表示与光伏发电***中并网逆变器20交流侧连接的电感L f1的电感值。
示例性的，第四比例系数k pc 可以取为5，第四积分系数k ic 可以取为50。
S1106：根据第一电压调制信号驱动并网逆变器。
可选地，可以对第一电压调制信号U dqr 进行反dq坐标变换和SPWM调制，并获取6路SPWM信号驱动并网逆变器20。
上述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，在第二控制模式为AVC控制模式的情况下，可以采用直流电压和AVC双模式作为外环控制，结合电流内环控制，从而实现了对于并网逆变器20的AVC控制模式。
在一个实施例中，在第二控制模式为AVC控制模式的情况下，若第一控制模式为MPPT控制模式，则无功功率参考值Q avc 小于或等于第一功率差值的绝对值。如此，能够实现在最大容量限制下具备AVC功能的并网逆变器20控制。其中，第一功率差值根据光伏发电***的最大容量和最大有功功率确定。在本实施例中，光伏发电***的最大容量记为S max ，最大有功功率记为P mpt 。示例性的，第一功率差值可以为，则无功功率参考值的取值范围如下：
（7）
在一个实施例中，在第二控制模式为AVC控制模式的情况下，若第一控制模式为AGC模式，则无功功率参考值Q avc 小于或等于第二功率差值的绝对值。如此，能够实现在最大容量限制下具备AVC功能的并网逆变器20控制。其中，第二功率差值根据所述光伏发电***的最大容量S max 和有功功率参考值P agc 确定。示例性的，第二功率差值可以为，则无功功率参考值的取值范围如下：
（8）
在一个实施例中，如图13所示，若第二控制模式为非AVC控制模式，则上述步骤S206：采用第二控制模式控制并网逆变器，可以包括以下步骤S1302和步骤S1304。
S1302：根据并网逆变器直流侧的直流电压和并网逆变器交流侧的三相电信号，获取第二电压调制信号。
请继续参阅图12，若第二控制模式为非AVC控制模式，则AVC控制模块1201失效，即AVC控制模块1201输出的q轴电流参考值i qref 为0。在此情况下，采用直流电压控制作为外环控制，并采用电流内环控制作为内环控制。其中，直流电压控制和电流内环控制的具体过程可参见上述图12相关内容，在此不再赘述。
S1304：根据第二电压调制信号驱动并网逆变器。
上述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，在第二控制模式为AVC控制模式的情况下，可以采用直流电压作为外环控制，结合电流内环控制，从而实现了对于并网逆变器20的非AVC控制模式。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图14所示，提供了另一种光伏发电***，该光伏发电***包括光伏阵列30、直流变换器10、并网逆变器20、第一控制电路50和第二控制电路60。其中，光伏阵列30用于将光能转换为电能并输出电信号。直流变换器10与光伏阵列30连接，直流变换器10用于将光伏阵列30输出的直流电信号进行升压处理。并网逆变器20与直流变换器10连接，并网逆变器20用于将升压后的直流电信号转换为交流电信号，以为电网40供电。
第一控制电路50与直流变换器10连接。第一控制电路50用于基于接收的调度指令确定第一控制模式，并将直流变换器10的控制模式切换至第一控制模式，以及采用第一控制模式控制直流变换器10；其中，第一控制模式为MPPT控制模式或AGC控制模式。
第二控制电路60与并网逆变器20连接。第二控制电路60用于基于接收的调度指令确定第二控制模式，并将并网逆变器20的控制模式切换至第二控制模式，以及采用第二控制模式控制并网逆变器20；其中，第二控制模式为AVC控制模式或非AVC控制模式。
上述光伏发电***，包括光伏阵列30、直流变换器10、并网逆变器20、第一控制电路50和第二控制电路60，其中，第一控制电路50和第二控制电路60可以基于调度指令将直流变换器10的控制模式切换为第一控制模式，以及将并网逆变器20的控制模式切换为第二控制模式，并采用第一控制模式控制直流变换器10，以及采用第二控制模式控制并网逆变器20，从而实现了直流变换器10在MPPT控制模式与AGC控制模式之间的相互切换，以及并网逆变器20在AVC控制模式与非AVC控制模式之间的相互切换，提高了对于光伏发电***的灵活控制，使得光伏发电***能够兼容MPPT功能、AGC功能、AVC功能以及非AVC功能，进而拓展了光伏发电***的功能性。
在一个实施例中，如图15所示，第一控制电路50包括使能控制模块510、MPPT功率控制模块520、发电控制模块530、和第一开关模块540。
使能控制模块510用于在调度指令不包括AGC控制指令的情况下生成第一使能信号，以及在调度指令包括AGC控制指令的情况下生成第二使能信号。其中，第二使能信号与第一使能信号不同。在本实施例中，第二使能信号和第一使能信号可以统称为使能信号ctrl。示例性的，第一使能信号ctrl设置为0，第二使能信号设置为1。在实际应用中，也可以将第一使能信号ctrl设置1，第二使能信号设置为0，在此不做任何限定。
MPPT功率控制模块520与光伏阵列30连接，MPPT功率控制模块520用于工作于MPPT控制模式，并根据光伏阵列30输出的电信号和使能控制模块510输出的第一使能信号、第二使能信号，获取功率控制占空比即D mpt 。其中，光伏阵列30输出的电信号包括电压U pv 和电流I pv 。示例性的，MPPT功率控制模块520可以采用预设的扰动观察爬山算法获取功率控制占空比D mpt 。其中，扰动观察爬山算法可以参见上述图5至图7及相关内容，在此不在赘述。
发电控制模块530用于工作于AGC控制模式，发电控制模块530还用于根据光伏阵列30输出的电信号获取发电控制占空比即D agc 。
第一开关模块540的控制端与使能控制模块510连接，第一开关模块540的第一输入端T1与MPPT功率控制模块520的输出端连接，第一开关模块540的第二输入端T2与发电控制模块530的输出端连接，第一开关模块540的输出端T3作为第一控制电路50的输出端。其中，第一开关模块540用于根据第一使能信号，导通第一开关模块540的第一输入端T1与第一开关模块540的输出端T3之间的通路，以输出功率控制占空比D mpt 。示例性的，在ctrl=0的情况下，第一控制电路50的输出D =D mpt 。第一开关模块540还用于根据第二使能信号，导通第一开关模块540的第二输入端T2与所述第一开关模块540的输出端T3之间的通路，以输出发电控制占空比D agc 。示例性的，在ctrl=1的情况下，第一控制电路50的输出D =D agc 。
上述光伏发电***，其中第一控制电路50包括MPPT功率控制模块520、发电控制模块530、使能控制模块510和第一开关模块540，其中，第一开关模块540与基于比例积分控制的有功闭环控制，可实现MPPT控制与AGC控制的相互切换功能；使能控制模块510通过使能信号，在AGC和AVC控制模式运行时停止根据扰动观察法计算占空比，避免AGC/AVC控制向MPPT控制模式反切换时光伏阵列30输出电压跌落过大，从而提高了光伏发电***的安全性和可靠性。
请继续参阅图15，在一个实施例中，第一控制电路50还包括第二开关模块550和占空比跟踪模块560。
第二开关模块550的控制端与使能控制模块510连接，第二开关模块550的第一输入端N1与占空比跟踪模块560的输出端连接，第二开关模块550的第二输入端N2用于接收有功功率调制信号，第二开关模块550的输出端N3与发电控制模块530的输入端连接。
第二开关模块550用于根据第一使能信号，导通第二开关模块550的第一输入端N1与第二开关模块550的输出端N3之间的通路并断开第二开关模块550的第二输入端N2与第二开关模块550的输出端N3之间的通路，以输出占空比跟踪模块560输出的占空比调制信号。第二开关模块550还用于根据第二使能信号，导通第二开关模块550的第二输入端N2与第二开关模块550的输出端N3之间的通路并断开第二开关模块550的第一输入端N1与第二开关模块550的输出端N3之间的通路，以输出有功功率调制信号。示例性的，有功功率调制信号为有功功率参考值P agc 与光伏阵列30的输出功率P pv 的差值即P agc -P pv 。
占空比跟踪模块560的输入端分别与MPPT功率控制模块520的输出端、发电控制模块530的输出端连接，占空比跟踪模块560用于根据MPPT功率控制模块520输出的功率控制占空比D mpt 和发电控制模块530输出的发电控制占空比D agc ，获取占空比调制信号。
上述光伏发电***，其中第一控制电路50还包括第二开关模块550和占空比跟踪模块560，其中，第二开关模块550与基于比例积分控制器的有功闭环控制，可实现MPPT控制与AGC控制的相互切换功能；占空比跟踪模块560在MPPT控制模式运行时对未激活AGC控制器输出占空比D agc 闭环跟踪，有效解决MPPT控制向AGC控制模式切换时引起的直流电压过冲、输出功率冲击问题，从而提高了光伏发电***的安全性和可靠性。
请继续参阅图15，可选地，占空比跟踪模块560可以包括第一差值单元和第一调制单元。其中，第一差值单元分别与MPPT功率控制模块520的输出端、发电控制模块530的输出端和第一调制单元的输入端连接，第一差值单元用于获取功率控制占空比D mpt 和发电控制占空比D agc 的差值D mpt -D agc 。第一调制单元的输出端与第二开关模块550的第一输入单N1连接，第一调制单元用于根据功率控制占空比D mpt 和发电控制占空比D agc 的差值以及预设的占空比系数k agc ，获取占空比调制信号k agc ·（D mpt -D agc ）。
请继续参阅图15，可选地，发电控制模块530可以采用比例积分控制获取发电控制占空比。示例性的，发电控制模块530根据第二开关模块550的输出，利用预设的第一比例系数k pP 和第一积分系数k iP ，获取发电控制占空比D agc 。
基于上述，在第一控制模式为AGC控制模式的情况下，第二使能信号（如ctrl=1）使得第二开关模块550的N2与N3导通且N1与N3断开，此时，发电控制占空比可以采用上述公式（2）计算。在第一控制模式为MPPT控制模式的情况下，第一使能信号（如ctrl=0）使得第二开关模块550的N1与N3导通且N2与N3断开，发电控制模块530输入为占空比跟踪模块560输出的占空比调制信号k agc ·（D mpt -D agc ），在此模式下，利用占空比跟踪模块560对发电控制占空比闭环跟踪，此时发电控制模块530输出的发电控制占空比可以采用上述公式（1）计算。
可选地，第一控制电路50还可以包括SPWM调制模块，SPWM调制模块与第一开关模块540的输出端连接，用于对第一开关模块540输出的功率控制占空比或发电控制占空比进行调制，获取调制后的SPWM信号，以驱动直流变换器10。
请参阅图12，在一个实施例中，第二控制电路60可以包括AVC控制模块1201、直流电压控制模块1202和电流内环控制模块1203。
直流电压控制模块1202与并网逆变器20连接，直流电压控制模块1202用于根据并网逆变器20直流侧的直流侧电压U dc 和直流侧电压参考值U dcref ，输出d轴电流参考值i dref 。示例性的，直流电压控制模块1202可以包括第二差值单元和第二调制单元。其中，第二差值单元分别与光伏阵列30连接，第二差值单元用于获取直流侧电压U dc 和直流侧电压参考值U dcref 的电压差值U dc -U dcref 。第二调制单元分别与第二差值单元、电流内环控制模块1203连接，第二调制单元用于利用预设的第二比例系数k pd 和第二积分系数k id ，对电压差值U dc -U dcref 进行比例积分，获取d轴电流参考值i dref 。示例性的，d轴电流参考值i dref 可以采用上述公式（3）计算。
AVC控制模块1201用于根据光伏发电***的无功功率Q和预设的无功功率参考值Q avc ，输出q轴电流参考值i qref 。示例性地，AVC控制模块1201可以包括第三差值单元和第三调制单元。其中，第三差值单元用于获取无功功率参考值Q avc 和无功功率Q的无功功率差值Q avc -Q。第三调制单元用于利用预设的第三比例系数k pQ 和第三积分系数k iQ ，对无功功率差值Q avc -Q进行比例积分，获取q轴电流参考值i qref 。示例性的，q轴电流参考值i dref 可以采用上述公式（4）计算。
电流内环控制模块1203分别与直流电压控制模块1202、AVC控制模块1201、并网逆变器20连接。电流内环控制模块1203用于根据并网逆变器20交流侧的三相电流i dq 、三相电压v dq 、d轴电流参考值i dref 、q轴电流参考值i dref 获取电压调制信号，以驱动所述并网逆变器20。
示例性的，电流内环控制模块1203可以包括第四差分单元、第五差分单元、第四调制单元、第五调制单元、第一解耦单元和第二解耦单元。其中，第四差分单元与直流电压控制模块1202连接，第四差分单元用于获取d轴电流参考值i dref 和三相电流i d 的第一电流差值i dref -i d 。第四调制单元与第四差分单元连接，第四调制单元用于根据预设的第四比例系数k pc 和第四积分系数k ic ，对第一电流差值i dref -i d 进行比例积分，获取第一调制信号（i dref -i d ）·（k pc +k ic /s）。第一解耦单元与第四调制单元连接，第一解耦单元用于根据d轴三相电压v d 、第一调制信号（i dref -i d ）·（k pc +k ic /s）和预设的第一解耦信号ωL f1 i q ，获取d轴调制电压U dr 。示例性的，d轴调制电压U dr 可以采用上述公式（5）计算。
第五差分单元与AVC控制模块1201连接，第五差分单元用于获取q轴电流参考值i qref 和三相电流i q 的第二电流差值i qref –i q 。第五调制单元与第五差分单元连接，第五调制单元用于根据预设的第四比例系数k pc 和第四积分系数k ic ，对第二电流差值i qref –i q 进行比例积分，获取第二调制信号（i qref –i q ）·（k pc +k ic /s）。第二解耦单元与第五调制单元连接，第二解耦单元用于根据q轴三相电压v q 、第二调制信号（i qref –i q ）·（k pc +k ic /s）和预设的第一解耦信号ωL f1 i d ，获取q轴调制电压U qr 。示例性的，q轴调制电压U qr 可以采用上述公式（6）计算。
为了更好的理解，结合图1-图16，对本申请实施例提供的光伏发电***及其MPPT和AGC双模式控制快速切换方法进行说明。如图16所示，该光伏发电***包括图1所示的各部分，还包括MPPT/AGC双模式控制器、第一SPWM调制模块、直流电压和AVC控制器、电流内环控制器和第二SPWM调制模块。其中，MPPT/AGC双模式控制器与上述各实施例所述的第一控制电路50等同，其具体结构可参见图15及其相关内容，在此不在赘述。MPPT/AGC双模式控制器与第一SPWM调制模块连接，第一SPWM调制模块用于对MPPT/AGC双模式控制器输出的占空比D进行调制，并获取调制后的SPWM信号以驱动直流变换器10。直流电压和AVC控制器的具体结构与上述各实施例所述的直流电压控制模块1202和AVC控制模块1201，其具体结构和功能可请参见图12及相关内容。电流内环控制器与上述各实施例所述的电流内环控制模块1203等同，其具体结构和功能可参见图12及相关内容。
具体地，首先，实时采集3路直流信号和6路交流信号并进行坐标变换处理。采集信号包括光伏阵列30输出电压U pv 和输出电流I pv 、直流侧电压U dc 、PCC并网点三相电压v abc 、并网三相电流i abc ，并利用dq同步旋转坐标变换得到PCC并网点dq轴三相电压v dq 、dq轴并网三相电流i dq ，其中dq同步旋转坐标变换所需相位为v abc 通过PLL输出获取。
当上级调度未发送AGC和AVC控制指令时，两级式光伏发电***采用MPPT控制策略，此时控制模式信号Ctrl置0。对于前级Boost直流变换器10，MPPT控制器采用常规的扰动观察爬山算法，来获取当前光照和温度条件下的最大有功功率P mpt 以及对应的最优占空比D mpt 和直流电压U mpt ，并将D mpt 进行SPWM调制，最终获取1路SPWM信号驱动直流变换器10。与此同时，新增占空比跟踪模块560被同步激活，根据最优占空比D mp 对未激活AGC控制器输出占空比D agc 进行闭环跟踪，D agc 获取过程如公式（1）所示。对于后级光伏并网逆变器20，采用直流电压控制器作为外环来对直流侧电压U dc 进行闭环跟踪，其输出d轴电流参考值i dref 与q轴电流参考值i qref （等于0）共同作为电流内环的参考输入。接着采用并网电流控制器作为内环对dq轴实际电流i dq 的进行闭环跟踪，并将输出调制信号U dqr 进行反dq坐标变换和SPWM调制，最终获取6路SPWM信号驱动并网逆变器20。
当上级调度发送AGC和AVC控制指令时，两级式光伏发电***采用最大容量限制下AGC优先AVC控制策略，此时控制模式信号Ctrl置1。对于前级Boost直流变换器10，第一开关模块540和第二开关模块550均置1，新增AGC控制器被激活并根据AGC有功参考值P agc 实现对有功功率P pv 的闭环跟踪，其输出占空比D agc 将被更新作为SPWM调制的输入占空比D。对于后级光伏并网逆变器20，直流电压控制器和dq轴电流内环控制器不作改变，而AVC控制器被激活并根据AVC无功参考值Q avc 实现对无功功率Q的闭环跟踪，其输出q轴电流参考值i qref 将更新作为q轴电流内环的参考输入。为满足光伏发电***的最大容量限制S max ，Q avc 的取值范围如公式（8）所示。
当上级调度取消AGC和AVC控制指令时，两级式光伏发电***恢复至MPPT控制，此时控制模式信号Ctrl置0。对于前级Boost直流变换器10，MPPT控制器被重新激活获取P mpt 、D mpt 和U mpt ，并驱动直流变换器10；同时新增占空比跟踪模块560被同步激活并对D agc 进行控制。对于后级光伏并网逆变器20，直流电压外环和d轴电流内环控制器将继续保证MPPT功率输出，AVC控制器失效并控制输出无功功率Q为0。值得注意的是，MPPT控制模式下可同时采用AVC控制，Q avc 的取值范围如公式（7）所示。
本申请提出的光伏发电***及其控制方法，其实施对象为两级式光伏发电***，分别针对MPPT控制正切换AGC/AVC控制、AGC/AVC控制反切换MPPT控制两个动态过程容易引起直流侧电压过压、输出有功无功过大、光伏阵列30输出电压过低等冲击性问题，提出了相应的解决措施，具有显著的改善效果，如下图例中所示。
图17至图21给出了光伏发电***采用MPPT和AGC/AVC双模式快速无冲击切换的控制效果图，其中图17为AGC有功参考值P agc 与实际输出有功P的对比波形，图18为AVC无功参考值Q avc 与实际输出无功Q的对比波形，图19为逆变器直流侧电压U dc 与光伏阵列30输出电压U pv 的对比波形，图20为d轴电流参考值i dref 与d轴实际电流i d 的对比波形，图21为q轴电流参考值i qref 与q轴实际电流i q 的对比波形。
控制过程及效果说明如下：1）在10s-20s时光伏***采用MPPT控制模式输出有功P等于100kW，此时AGC/AVC控制指令P agc 与Q avc 均等于0，U dc 与U pv 分别控制在1000V与275V，i dref 与i qref 的标幺值分别为1 pu与0；其中，标幺值表示各物理量及参数的相对值，其单位为pu，英文为per unit，可写作p.u.； 2）在20s-30s时光伏***采用AGC控制模式下发指令P agc 为50kW，此时输出有功P迅速降低至50kW（i dref 的标幺值降低到0.5 pu）；3）在30s-40s时光伏***采用AVC控制模式下发指令Q avc 为50kVar，此时输出无功Q迅速增加至50kVar（i qref 的标幺值变化为−0.5 pu）；4）在40s-50s时光伏***恢复MPPT控制模式且保留AVC控制，输出有功P迅速增加至100kW（i dref 的标幺值增加到1 pu）；5）在50s-60s时光伏***取消AVC控制，输出无功Q迅速降低至0（i dref 的标幺值增加到1 pu）。由此可见，通过采用所提快速无冲击控制方法，光伏发电***在MPPT控制模式与AGC、AVC控制模式之间切换时动态响应过程迅速平滑，且输出有功和无功、交流侧电流、直流侧电压、光伏阵列30输出电压等电气量均不存在明显的冲击现象。
本申请以两级式光伏发电***为研究对象，提出的光伏发电***及其MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，实现了MPPT控制与AGC/AVC控制双模式的无冲击快速正切换与反切换，同时保证了MPPT控制模式与AGC/AVC控制模式的稳态控制性能。当光伏发电***采用MPPT控制时，通过前级Boost变换器与后级并网逆变器20的合理控制，实现当前光照和温度工况下向电网40注入最大有功功率；当上级调度下发AGC/AVC控制指令时，光伏发电***采用最大容量限制下的AGC/AVC控制，进而向电网40注入定量的有功和无功功率；在此基础上，通过在前级Boost直流变换器10与后级并网逆变器20的原有控制策略进行调整，保证MPPT控制与AGC/AVC控制双模式无冲击快速切换。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图22所示，提供了一种光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换装置2200，包括确定模块2201、切换模块2202和控制模块2203。
确定模块2201用于基于接收的调度指令，确定第一控制模式和第二控制模式；其中，所述第一控制模式为MPPT控制模式或AGC控制模式，所述第二控制模式为AVC控制模式或非AVC控制模式。
切换模块2202用于将所述直流变换器10的控制模式切换为所述第一控制模式，以及将所述并网逆变器20的控制模式切换为所述第二控制模式。
控制模块2203用于采用所述第一控制模式控制所述直流变换器10，以及采用所述第二控制模式控制所述并网逆变器20。
在一个实施例中，确定模块2201还用于在所述调度指令不包括所述AGC控制指令的情况下，确定所述第一控制模式为所述MPPT控制模式，并生成第一使能信号；其中，所述第一使能信号用于指示将所述直流变换器10的控制模式切换为所述MPPT控制模式；在所述调度指令包括AGC控制指令的情况下，确定所述第一控制模式为所述AGC控制模式，并生成第二使能信号；其中，所述第二使能信号用于指示将所述直流变换器10的控制模式切换为所述AGC控制模式，所述第二使能信号与所述第一使能信号不同。
在一个实施例中，所述第一控制模式为所述MPPT控制模式，控制模块2203还用于根据所述光伏发电***中光伏阵列30输出的电信号和预设的扰动观察爬山算法，获取所述光伏发电***的功率控制占空比；其中，所述光伏阵列30与所述直流变换器10连接；根据所述功率控制占空比驱动所述直流变换器10。
在一个实施例中，控制模块2203还用于获取所述光伏发电***中光伏阵列30在前一时刻的第一电压、第一功率和第一占空比，以及所述光伏阵列30在当前时刻的第二电压和第二功率；获取所述第二功率与所述第一功率的阵列功率差值，以及获取所述第二电压和所述第一电压的阵列电压差值；根据所述阵列功率差值和所述阵列电压差值获取所述功率控制占空比。
在一个实施例中，控制模块2203还用于在所述阵列功率差值为0的情况下，将所述第一占空比作为所述功率控制占空比；在所述阵列功率差值小于0且所述阵列电压差值小于0的情况下，获取所述第一占空比和预设步长的差值并作为下一时刻的第一占空比；在所述阵列功率差值小于0且所述阵列电压差值大于或等于0的情况下，获取所述第一占空比和所述预设步长之和并作为下一时刻的第一占空比；在所述阵列功率差值大于或等于0且所述阵列电压差值小于0的情况下，获取所述第一占空比和所述预设步长之和并作为下一时刻的第一占空比；在所述阵列功率差值大于或等于0且所述阵列电压差值大于或等于0的情况下，获取所述第一占空比和所述预设步长的差值并作为下一时刻的第一占空比。
在一个实施例中，所述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换装置2200还包括获取模块，该获取模块用于：根据所述功率控制占空比、当前时刻的发电控制占空比和预设调制系数，获取下一时刻的发电控制占空比；其中，所述下一时刻的发电控制占空比用于在所述直流变换器10的控制模式由所述MPPT控制模式切换至所述AGC控制模式时，驱动所述直流变换器10。
在一个实施例中，所述预设调制系数包括占空比系数、第一比例系数和第一积分系数；其中，所述占空比系数与所述光伏发电***的额定容量成反比；其中，获取模块还用于获取所述功率控制占空比与所述当前时刻的发电控制占空比的占空比差值；获取所述占空比差值和所述占空比系数的占空比乘积；根据所述第一比例系数和所述第一积分系数，对所述占空比乘积进行比例积分，获取所述下一时刻的发电控制占空比。
在一个实施例中，所述第一控制模式为所述AGC控制模式，控制模块2203还用于根据所述AGC控制指令获取所述光伏发电***的有功功率参考值；根据第一比例系数和第一积分系数，对有功功率差值进行比例积分，获取发电控制占空比；其中，所述有功功率差值为所述有功功率参考值和所述光伏阵列30的有功功率的差值；根据所述发电控制占空比驱动所述直流变换器10。
在一个实施例中，确定模块2201还用于在所述调度指令包括所述AVC控制指令的情况下，确定所述第二控制模式为所述AVC控制模式；在所述调度指令不包括所述AVC控制指令的情况下，确定所述第二控制模式为所述非AVC控制模式。
在一个实施例中，所述第二控制模式为所述AVC控制模式，控制模块2203还用于根据所述AVC控制指令获取所述光伏发电***的无功功率参考值；根据所述并网逆变器20直流侧的直流电压、所述并网逆变器20交流侧的三相电信号、所述光伏发电***的无功功率和所述无功功率参考值，获取第一电压调制信号；根据所述第一电压调制信号驱动所述并网逆变器20。
在一个实施例中，所述第一控制模式为MPPT控制模式，所述无功功率参考值小于或等于第一功率差值的绝对值；其中，所述第一功率差值根据所述光伏发电***的最大容量和最大有功功率确定。
在一个实施例中，所述第一控制模式为AGC模式，所述无功功率参考值小于或等于第二功率差值的绝对值；其中，所述第二功率差值根据所述光伏发电***的最大容量和有功功率参考值确定。
在一个实施例中，所述第二控制模式为所述非AVC控制模式，控制模块2203还用于根据所述并网逆变器20直流侧的直流电压和所述并网逆变器20交流侧的三相电信号，获取第二电压调制信号；根据所述第二电压调制信号驱动所述并网逆变器20。
上述光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换装置2200中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图23所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储光伏阵列30输出的电信号、占空比、调制电压信号等数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法。
本领域技术人员可以理解，图23中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述任一实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法的步骤。示例性的，计算机设备可以为数字信号处理（DigitalSignal Processing，DSP）控制设备，例如DSP控制设备为DSP控制器。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例提供的光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法的步骤。
需要说明的是，本申请所涉及的数据（包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (19)
1.一种光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换方法，其特征在于，应用于光伏发电***，所述光伏发电***包括相互连接的直流变换器和并网逆变器，所述方法包括：
基于接收的调度指令确定第一控制模式和第二控制模式；其中，所述第一控制模式为MPPT控制模式或AGC控制模式，所述第二控制模式为AVC控制模式或非AVC控制模式；
将所述直流变换器的控制模式切换为所述第一控制模式，以及将所述并网逆变器的控制模式切换为所述第二控制模式；
采用所述第一控制模式控制所述直流变换器，以及采用所述第二控制模式控制所述并网逆变器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于接收的调度指令确定第一控制模式，包括：
在所述调度指令不包括AGC控制指令的情况下，确定所述第一控制模式为所述MPPT控制模式，并生成第一使能信号；其中，所述第一使能信号用于指示将所述直流变换器的控制模式切换为所述MPPT控制模式；
在所述调度指令包括所述AGC控制指令的情况下，确定所述第一控制模式为所述AGC控制模式，并生成第二使能信号；其中，所述第二使能信号用于指示将所述直流变换器的控制模式切换为所述AGC控制模式，所述第二使能信号与所述第一使能信号不同。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一控制模式为所述MPPT控制模式，所述采用所述第一控制模式控制所述直流变换器包括：
根据所述光伏发电***中光伏阵列输出的电信号和预设的扰动观察爬山算法，获取所述光伏发电***的功率控制占空比；其中，所述光伏阵列与所述直流变换器连接；
根据所述功率控制占空比驱动所述直流变换器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述光伏发电***中光伏阵列输出的电信号和预设的扰动观察爬山算法，获取所述光伏发电***的功率控制占空比，包括：
获取所述光伏发电***中光伏阵列在前一时刻的第一电压、第一功率和第一占空比，以及所述光伏阵列在当前时刻的第二电压和第二功率；
获取所述第二功率与所述第一功率的阵列功率差值，以及获取所述第二电压和所述第一电压的阵列电压差值；
根据所述阵列功率差值和所述阵列电压差值获取所述功率控制占空比。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述阵列功率差值和所述阵列电压差值获取所述功率控制占空比，包括：
在所述阵列功率差值为0的情况下，将所述第一占空比作为所述功率控制占空比；
在所述阵列功率差值小于0且所述阵列电压差值小于0的情况下，获取所述第一占空比和预设步长的差值并作为下一时刻的第一占空比；
在所述阵列功率差值小于0且所述阵列电压差值大于或等于0的情况下，获取所述第一占空比和所述预设步长之和并作为下一时刻的第一占空比；
在所述阵列功率差值大于或等于0且所述阵列电压差值小于0的情况下，获取所述第一占空比和所述预设步长之和并作为下一时刻的第一占空比；
在所述阵列功率差值大于或等于0且所述阵列电压差值大于或等于0的情况下，获取所述第一占空比和所述预设步长的差值并作为下一时刻的第一占空比。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述功率控制占空比、当前时刻的发电控制占空比和预设调制系数，获取下一时刻的发电控制占空比；其中，所述下一时刻的发电控制占空比用于在所述直流变换器的控制模式由所述MPPT控制模式切换至所述AGC控制模式时，指示驱动所述直流变换器。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设调制系数包括占空比系数、第一比例系数和第一积分系数；其中，所述占空比系数与所述光伏发电***的额定容量成反比；
其中，所述根据所述功率控制占空比、当前时刻的发电控制占空比和预设调制系数，获取下一时刻的发电控制占空比，包括：
获取所述功率控制占空比与所述当前时刻的发电控制占空比的占空比差值；
获取所述占空比差值和所述占空比系数的占空比乘积；
根据所述第一比例系数和所述第一积分系数，对所述占空比乘积进行比例积分，获取所述下一时刻的发电控制占空比。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一控制模式为所述AGC控制模式，所述采用所述第一控制模式控制所述直流变换器包括：
根据所述AGC控制指令获取所述光伏发电***的有功功率参考值；
根据第一比例系数和第一积分系数，对有功功率差值进行比例积分，获取发电控制占空比；其中，所述有功功率差值为所述有功功率参考值和所述光伏发电***中光伏阵列的有功功率的差值；
根据所述发电控制占空比驱动所述直流变换器。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于接收的调度指令确定第二控制模式，包括：
在所述调度指令包括AVC控制指令的情况下，确定所述第二控制模式为所述AVC控制模式；
在所述调度指令不包括所述AVC控制指令的情况下，确定所述第二控制模式为所述非AVC控制模式。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二控制模式为所述AVC控制模式，所述采用所述第二控制模式控制所述并网逆变器包括：
根据所述AVC控制指令获取所述光伏发电***的无功功率参考值；
根据所述并网逆变器直流侧的直流电压、所述并网逆变器交流侧的三相电信号、所述光伏发电***的无功功率和所述无功功率参考值，获取第一电压调制信号；
根据所述第一电压调制信号驱动所述并网逆变器。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一控制模式为MPPT控制模式，所述无功功率参考值小于或等于第一功率差值的绝对值；其中，所述第一功率差值根据所述光伏发电***的最大容量和最大有功功率确定。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一控制模式为AGC控制模式，所述无功功率参考值小于或等于第二功率差值的绝对值；其中，所述第二功率差值根据所述光伏发电***的最大容量和有功功率参考值确定。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二控制模式为所述非AVC控制模式，所述采用所述第二控制模式控制所述并网逆变器包括：
根据所述并网逆变器直流侧的直流电压和所述并网逆变器交流侧的三相电信号，获取第二电压调制信号；
根据所述第二电压调制信号驱动所述并网逆变器。
14.一种光伏发电***，其特征在于，包括：
光伏阵列，用于将光能转换为电能并输出电信号；
直流变换器，与所述光伏阵列连接，用于将所述光伏阵列输出的直流电信号进行升压处理；
并网逆变器，与所述直流变换器连接，用于将升压后的直流电信号转换为交流电信号；
第一控制电路，与所述直流变换器连接，用于基于接收的调度指令确定第一控制模式，并将所述直流变换器的控制模式切换至所述第一控制模式，以及采用所述第一控制模式控制所述直流变换器；其中，所述第一控制模式为MPPT控制模式或AGC控制模式；
第二控制电路，与所述并网逆变器连接，用于基于接收的所述调度指令确定第二控制模式，并将所述并网逆变器的控制模式切换至所述第二控制模式，以及采用所述第二控制模式控制所述并网逆变器；其中，所述第二控制模式为AVC控制模式或非AVC控制模式。
15.根据权利要求14所述的光伏发电***，其特征在于，所述第一控制电路包括：
使能控制模块，用于在所述调度指令不包括AGC控制指令的情况下生成第一使能信号，以及在所述调度指令包括所述AGC控制指令的情况下生成第二使能信号；其中，所述第二使能信号与所述第一使能信号不同；
MPPT功率控制模块，与所述光伏阵列连接，用于工作于MPPT控制模式，并根据所述光伏阵列输出的电信号和所述使能控制模块输出的所述第一使能信号、所述第二使能信号，获取功率控制占空比；
发电控制模块，与所述光伏阵列连接，用于工作于AGC控制模式，并根据所述光伏阵列输出的电信号获取发电控制占空比；
第一开关模块，所述第一开关模块的控制端与所述使能控制模块连接，所述第一开关模块的第一输入端与所述MPPT功率控制模块的输出端连接，所述第一开关模块的第二输入端与所述发电控制模块的输出端连接，所述第一开关模块的输出端作为所述第一控制电路的输出端；其中，
所述第一开关模块用于根据所述第一使能信号，导通所述第一开关模块的第一输入端与所述第一开关模块的输出端之间的通路，以输出所述功率控制占空比；
所述第一开关模块还用于根据所述第二使能信号，导通所述第一开关模块的第二输入端与所述第一开关模块的输出端之间的通路，以输出所述发电控制占空比。
16.根据权利要求15所述的光伏发电***，其特征在于，所述第一控制电路还包括第二开关模块和占空比跟踪模块；其中，
所述第二开关模块的控制端与所述使能控制模块连接，所述第二开关模块的第一输入端与所述占空比跟踪模块的输出端连接，所述第二开关模块的第二输入端用于接收有功功率调制信号，所述第二开关模块的输出端与所述发电控制模块的输入端连接；其中，
所述第二开关模块用于根据所述第一使能信号，导通所述第二开关模块的第一输入端与所述第二开关模块的输出端之间的通路并断开所述第二开关模块的第二输入端与所述第二开关模块的输出端之间的通路，以输出所述占空比跟踪模块输出的占空比调制信号；
所述第二开关模块还用于根据所述第二使能信号，导通所述第二开关模块的第二输入端与所述第二开关模块的输出端之间的通路并断开所述第二开关模块的第一输入端与所述第二开关模块的输出端之间的通路，以输出所述有功功率调制信号；
所述占空比跟踪模块的输入端分别与所述MPPT功率控制模块的输出端、所述发电控制模块的输出端连接，所述占空比跟踪模块用于根据所述MPPT功率控制模块输出的所述功率控制占空比和所述发电控制模块输出的所述发电控制占空比，获取所述占空比调制信号。
17.一种光伏发电***MPPT和AGC双模式控制快速切换装置，其特征在于，应用于光伏发电***，所述光伏发电***包括相互连接的直流变换器和并网逆变器，包括：
确定模块，用于基于接收的调度指令，确定第一控制模式和第二控制模式；其中，所述第一控制模式为MPPT控制模式或AGC控制模式，所述第二控制模式为AVC控制模式或非AVC控制模式；
切换模块，用于将所述直流变换器的控制模式切换为所述第一控制模式，以及将所述并网逆变器的控制模式切换为所述第二控制模式；
控制模块，用于采用所述第一控制模式控制所述直流变换器，以及采用所述第二控制模式控制所述并网逆变器。
18.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至13中任一项所述的方法的步骤。
19.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至13中任一项所述的方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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